カーバッテリー技術の最新のブレークスルーである新エネルギーバッテリーの導入

過去数年間、新エネルギー車の生産と販売の急速な成長に伴い、中国のパワーバッテリー産業は大きな進歩を遂げました。新エネルギー車のコアコンポーネントは、新エネルギー車のエネルギー源である車両のパワーバッテリーであり、これは車の航続距離を直接決定します。

三元電池とリン酸鉄リチウム電池は、乗用車と商用車の分野で主要な用途です。現在、乗用車用バッテリーは主に三元式であり、商用車用バッテリーは主にリン酸鉄リチウム電池である。

新エネルギー電池の分類

まず、鉛蓄電池

比較的成熟した技術として、鉛蓄電池は、低コストで高速放電のため、大量生産が可能な電気自動車用の唯一の電池です。北京オリンピックでは、鉛蓄電池を使用してオリンピックの輸送サービスを提供する電気自動車が20台ありました。

しかし、鉛蓄電池の比エネルギー、比電力、エネルギー密度は非常に低く、これを動力源とする電気自動車は、速度や航続距離が十分ではありません。

第二に、ニッケルカドミウム電池とニッケル水素電池

鉛蓄電池よりも性能は優れていますが、重金属が含まれているため、廃棄後に環境汚染を引き起こす可能性があります。

ニッケル水素電池は成熟段階に入ったばかりであり、ハイブリッド車で使用される電池システムで現在検証、商品化、スケーリングされている唯一の電池システムです。ハイブリッド電池の現在の市場シェアは99％ニッケル水素電池であり、化学物質の代表的なものはトヨタプリウスです。現在、世界の主要な自動車用パワーバッテリーメーカーには、主に日本のPEVEとSanyoが含まれています。 PEVEは、パワービークル用の世界的なハイブリッドNi-MHバッテリーの85％を占めています。現在、トヨタのプリウス、アルファード、エスティマなどの主な商用ハイブリッド車や、ホンダのシビック、インサイトなど、PEVEのニッケル水素電池パックが使用されています。中国では、長安Jiexun、Chery A5、FAW Pentium、General Motorsなどのブランド車がデモ運転されており、ニッケル水素電池も使用されていますが、電池は主に海外で購入され、国産のニッケル水素電池は車はまだR＆Dマッチング段階にあります。

第三に、リチウム電池

従来の鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池は、独自の技術で比較的成熟していますが、自動車のパワーバッテリーとして使用されています。現在、新エネルギー車のパワーバッテリーとしてリチウム電池を使用する自動車メーカーが増えています。

リチウムイオン電池には次のような利点があります。高い動作電圧（ニッケルカドミウム電池の水素ニッケル電池の3倍）。大きな比エネルギー（最大165WH / kg、水素ニッケル電池の3倍）。小さいサイズ;軽量長いサイクル寿命。低い自己放電率;メモリー効果なし。汚染はありません。

現在、フォード、クライスラー、トヨタ、三菱、日産、現代、クレージュ、ベンチュリーなど、多くの有名な自動車メーカーがパワーリチウム電池車を開発しています。 BYD、Geely、Chery、Lifan、ZTEなどの国内自動車メーカーも、ハイブリッドおよび純粋な電気自動車にパワーリチウム電池を搭載しています。

現在、パワーリチウムイオンバッテリーの開発を妨げているボトルネックは、自動車用パワーバッテリーの安全性能と管理システムです。安全性能の観点から、リチウムイオン電池は、高エネルギー密度、高動作温度、過酷な作業環境、そして人を重視した安全コンセプトを備えています。したがって、ユーザーはバッテリーの安全性に対して非常に高い要件を持っています。自動車用パワーバッテリーの管理システムでは、自動車用パワーバッテリーの動作電圧は12Vまたは24Vであり、単電源リチウムイオンバッテリーの動作電圧は3.7Vであるため、複数を接続して電圧を上げる必要があります。直列のバッテリーの数が、バッテリーを実装することは困難です。完全に均一な充電と放電により、一連のバッテリーパック内の単一のバッテリーが不均衡に充電および放電され、バッテリーが過充電および過放電され、この状況はバッテリー性能の急激な低下につながり、最終的にはAsその結果、バッテリー全体が正常に動作しないか、廃棄されることさえあり、バッテリーの寿命と信頼性に大きな影響を与えます。

第四に、リン酸鉄リチウム電池

リン酸鉄リチウム電池もリチウム電池の一種で、コバルト酸リチウム電池の半分以下のエネルギーですが、安全性が高く、サイクル数が2000回に達し、放電が安定し、価格も安いです。 、これは車両出力の新しい選択肢になります。

BYDの「鉄電池」である業界は、リン酸鉄リチウム電池である可能性が高いと考えています。

第五に、燃料電池

簡単に言うと、燃料電池は、燃料と酸化剤に存在する化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換する発電装置です。燃料と空気は別々に燃料電池に供給され、電気は素晴らしく生成されます。電池のように正と負の電極と電解質のように見えますが、実際には「電気を蓄える」ことはできず、「発電所」です。

自動車にとって最も有望なのは、プロトン交換膜燃料電池です。その動作原理は次のとおりです。触媒（白金）の作用により、水素を負極に送り、水素原子内の2つの電子を分離します。正極の引力の下で、2つの電子は外部回路を介して電気を生成し、電子は電子を失います。イオン（プロトン）は、プロトン交換膜（つまり、固体電解質）を通過し、酸素原子および電子と再結合して正極で水になります。空気から酸素を得ることができるので、負極に水素を供給し続け、時間内に水（蒸気）を取り除いていれば、燃料電池は電気エネルギーを供給し続けることができます。

燃料電池は、燃焼プロセスを経ることなく、燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換するため、カルノーサイクルによる制限を受けません。現在、燃料電池システムの燃料-電気エネルギー変換効率は45％から60％であり、火力発電と原子力の効率は約30％から40％です。

新エネルギー車のバッテリーの飛躍的進歩

「この1年で、電気自動車業界は質の高い開発に変わりつつあり、状況は非常に満足のいくものです。」 1月7日、中国ディアオユタイフォーラムの前夜、中国電気自動車100会員協会のチンタイチェン会長が21世紀経済報告書の記者をインタビューで受け入れた。

高品質の開発変革の主なパフォーマンスは次のとおりです。ポジティブ開発がリバース開発にほぼ完全に取って代わり、イノベーション能力が向上し続け、全体的な技術レベルが大きな一歩に達しました。ユーザーと市場での電気自動車の受け入れは急速に増加しています。主な製品ミドルとローエンドからミドルとハイエンドまで、いくつかはすでにハイエンドの車と高級ブランドをターゲットにすることを提案しています。

同時に、世界の大手自動車会社が電気自動車への移行を発表しようと奮闘しているとき、中国の電気自動車の産業システムは徐々に改善されています。主要部品、特にパワーバッテリーは常に世界クラスのレベルを維持しており、主要部品とサポート機能は急速に向上しています。

費用対効果の高いスーパー燃料車

2017年の中国における新エネルギー車の1月から11月までの累計販売台数は6万9千台で、前年同月比51.4％増であり、年間70万台の完成目標は一歩先を行くものでした。一部の専門家は、12月の販売データはまだ発表されていないと予測していますが、2017年の新エネルギー車の総販売台数は80万台を超える可能性があります。

「電気自動車は臨界点に向かって前進します。つまり、電気自動車のコストパフォーマンスは燃料車のコストパフォーマンスに達し、それを上回ります。このハードルを超えると、電気自動車は市場の力に基づいて独立して開発できます。現在はポリシーに依存しています。 Qingtai Chenは記者団に対し、金融補助金が完全に廃止された後、代替政策としてのダブルポイント政策により、2020年には新エネルギー車の割合が12％を基準に増加し続けると語った。

このしきい値はいつ表示されますか？ QingtaiChenの判断は約2025年です。

この点で、Qingtai Chenは、自動車会社は次の側面で準備する必要があると提案しました。まず、財政補助金が沈静化した後、彼らは持続可能な開発を確保する上で良い仕事をします。さらに、電気自動車自体が軽量化と省エネを通じてコストパフォーマンスを向上させる必要があります。第二に、製品技術には2ラインの運用が必要です。最前線の一つは、車の運転機能を向上させることです。もう1つは、インテリジェントネットワーク接続と共有を新エネルギー車に適用することです。第三に、自動運転は将来の最高峰です。第四に、限られた時間でのブランド構築に細心の注意を払う必要があります。

同時に、自動車産業と電化、インテリジェンス、情報技術などの新技術との深い統合により、中国には多数の新しい発電会社が出現しました。追随から世界への影響まで、中国の自動車産業は大きな自動車国から強い自動車国への道を歩んでいます。

「電気自動車の世界的舞台に真に立つこと、あるいは独自の機能を生み出すことは、電気自動車だけに頼ることは不可能であり、従来の自動車よりも優れたものにすることは困難です。しかし、そのような努力ができればネットワーク接続、インテリジェンス、シェアードトラベルなど、これが私たちの強みであるため、克服できると思います。インターネット企業が電気自動車業界に大規模に参入し、このケーキを共有して、伝統的な車「チェンチンタイは言った。

ただし、China Electric Vehicles100のエグゼクティブバイスプレジデントであるMinggaoOuyang氏は、電気自動車のコアテクノロジーは通常、OEM向けのバッテリー、モーター、電子制御であると強調しました。彼らは、ブランド、テクノロジー、マーケティングサービスの統合に関するものです。

従来の自動車と比較して、これは特に電気自動車で顕著であり、中国の自動車メーカーと外国の自動車メーカーとの間のギャップは、全体的な消費電力でより顕著になります。 「日産の新世代の風は、ヨーロッパの労働条件では、40度の電気が300キロメートル以上走り、日本の労働条件でも400キロメートルまで走ることができ、国営自動車会社とそれらの間のギャップは比較的大きい。」 MinggaoOuyang記者に伝えてください。

パワーバッテリーはエネルギーに大きな進歩を遂げています

Minggao Ouyangはまた、2017年に中国のパワーバッテリー技術が大幅に進歩し、パワーバッテリーシステムのエネルギー密度が150ワット時/ kg以上に達し、リチウムイオンパワーバッテリーセルが300ワットを達成すると予想されると述べました。 2020年までに時間/ kg目標。

2017年3月1日、工業情報化部、国家発展改革委員会、科学技術部、財務省は「自動車用パワーバッテリー産業の発展を促進するための行動計画」（以下、 2020年までのパワーバッテリー開発の主な目標を提案した「アクションプラン」と呼ばれる）。この年、新しいリチウムイオンバッテリーユニットの比エネルギーは300ワット時/ kgを超えます。システムの比エネルギーは260ワット時/ kgに到達するように努めており、コストは1元/ワット時未満に削減され、使用環境は-30°Cから55°Cで3C充電機能を備えています。 2025年までに、新しいシステムのパワーバッテリー技術は、500ワット時/ kgのモノマー比エネルギーで画期的な進歩を遂げました。

「現在、国内外の技術研究開発は基本的に同じレベルですが、リチウムイオン電池の中核は安全性です。」 Minggao Ouyangは、新エネルギー車の特別研究において、Ningde Times New Energy、Tianjin Lishen、HefeiGuoxuanがより大きな技術的進歩を達成したと述べました。

寧徳時代のパワーバッテリーセルのエネルギー密度は304ワット時/ kgに達し、サイクル寿命は基本的に約1000倍であり、安全性試験はすべて合格していると理解されています。さらに、LishenおよびGuoxuanチームのサイクル寿命とエネルギー密度は、目標要件とは異なります。

しかし、中国のパワーバッテリー技術の開発はバランスが取れていません。 Minggao Ouyangは記者団に、中国のパワーバッテリーに関する現在の研究は4つの側面に要約できると語った。まず、2020年に300ワット時/ kgのモノマーの比エネルギーを工業化できるが、安全性を強化する必要がある。リチウム硫黄電池とリチウム空気電池の2つの新しいタイプのターゲットは、現在、国内外で比較的ゆっくりと進んでいます。 2017年にはブレークスルーは見られませんでした。第3に、全固体電池の工業化は引き続き熱くなっていますが、固体/固体界面は安定しています。金属とリチウムアノードの充電性という2つの問題の限界である、真の全固体リチウム金属アノード電池はまだ成熟していませんが、固体電解質として無機硫化物を使用したリチウムイオン電池は飛躍的な進歩を遂げました。 4つ目は、中国の大容量リチウムリッチアノードです。材料に関しては、2017年にいくつかのブレークスルーがありました。大容量のリチウムリッチ正極と大容量シリコンカーボン負極をベースにした革新的なリチウムイオン電池は、リチウム硫黄電池やリチウム空気電池よりも実現可能です。

この判断によると、2020年には中国のパワーバッテリーセルのエネルギー密度は300ワット時/ kgに達し、比出力は1000ワット時/ kgに達し、サイクルは1000倍以上になり、コストは0.8元/ワット時未満であること。 2020-2025、電力バッテリーセルのエネルギー密度を300ワット時/ kgから400ワット時/ kgに増やすことができ、ワット時あたりのコストが0.8元から0.6元未満に削減されます。

「2025年には、一般的な価格/性能比の純粋な電気自動車の妥当な走行距離は300〜400 kmです。しかし、2030年には、最大の技術的進歩が電解質に反映されます。ソリッドステートバッテリーは大規模に工業化されます。 、そしてバッテリーセルは500ワット時/ kgに達すると予想されています。2030年には、従来の費用対効果の高いモデルである、航続距離は500キロメートル以上に達することができるはずです。」明高王陽は言った。

自動車用バッテリー技術の最新のブレークスルー

少し前に、米国のフィスカー自動車が特許ニュースを発行し、世界中の注目を集めました。わずか1分の充電時間でEVの電池寿命を804kmまで伸ばすことができる全固体電池を開発しました。 2020年には、材料と製造技術のコストにより、コストが従来のリチウム電池の3分の1に削減されました。

全固体電池は、ほとんどの人の視野に入っています。実際、それらは現在の液体リチウム電池と同じです。最大の違いは、電解質が固体になり、密度と構造上の利点により、より多くの荷電イオンが濃縮されることです。一方では、より多くの電流を流すことができ、バッテリー容量が大幅に増加します。

全固体電池の最も注目すべき特徴は2つです。 1つは高エネルギー密度です。多くの研究所はすでに300-400Wh / kgを達成しており、これは従来のリチウム電池の2.5-3倍です。さらに、それはより安全でより排除されます。ひび割れや高温などの事故による火傷の危険。

もちろん、全固体電池にも欠点があります。つまり、全体の導電率が低く、内部抵抗が大きく、充電速度が遅いということです。アメリカのフィスカーカーが1分間充電し、800 km持続する方法については、それがその核となる秘密です。

一般に、全固体電池が真に低コストの工業化された市場志向であることができれば、それは電気自動車の現在の人気の中心的な問題を完全に解決し、新エネルギー車は真にガソリン車を殺します。

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